W ostatnim czasie w górnictwie obserwuje się ogólnoświatową tendencję związaną z adaptacją nowych technologii zapewniających śledzenie, optymalizację i autonomię procesów górniczych. Zagadnienia te są szczególnie popularne w zakresie maszyn załadowczo-odstawczych. Pomimo istnienia wielu publikacji na ten temat zaawansowanie tego typu wdrożeń jest nadal znikome i dotyczy najczęściej kopalń odkrywkowych lub wybranych fragmentów kopalń podziemnych. Wynika to m.in. z panujących w kopalniach z trudnych warunków środowiskowych, dużej rozpiętości przestrzennej wyrobisk, szeregu ograniczeń narzuconych przez ruchowe potrzeby oddziałów skupionych na realizacji planów produkcyjnych, barier społecznych związanych z monitoringiem, kosztownej infrastruktury pomiarowej, zarządzania wykładniczo rosnącym wolumenem danych, obecności szeregu źródeł zakłóceń sygnałów itp.
Niniejsza monografia została napisana z myślą o inżynierach i pracownikach naukowych zaangażowanych w rozwój infrastruktury pomiarowej i prezentuje zagadnienia dotyczące algorytmów w obszarze eksploatacji samojezdnych maszyn odstawczych. Teza pracy zakłada, że integracja i analiza danych z różnych źródeł pozwoli w pierwszej kolejności zidentyfikować przebieg cykli odstawczych i ich składowych operacji w czasie, w drugiej – rozpoznać różne uwarunkowania eksploatacyjne maszyn, odkryć nieznane prawidłowości i relacje towarzyszące procesowi odstawy urobku oraz poznać historię eksploatacyjną urządzeń. Synteza tych informacji zapewnia dostęp do prawdziwie cennej wiedzy dotyczącej oceny efektywności pracy maszyn, operatorów i personelu utrzymania ruchu, podzespołów i elementów maszyn czy ścieżki ruchu maszyn w wyrobiskach korytarzowych.
- Spis treści
-
Od autora 9
Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów 15
1. Wprowadzenie 17
1.1. Aktualne wyzwania w zakresie efektywnego zarządzania maszynami odstawczymi 18
1.2. Geneza prac 22
2. Cele i zakres pracy 28
2.1. Motywacje pracy 28
2.2. Teza i cele pracy 30
2.3. Plan pracy 32
3. Studium przypadku – odstawa urobku do wysypów oddziałowych w KGHM Polska Miedź SA 35
3.1. Charakterystyka samojezdnych maszyn załadowczo-odstawczych 39
3.2. Organizacja pracy samojezdnych maszyn załadowczo-odstawczych 42
3.3. Warunki eksploatacji samojezdnych maszyn odstawczych 49
4. Dane źródłowe, proces fuzji danych oraz założenia rozwoju analityki danych dla SMG 53
4.1. Selekcja danych źródłowych 56
4.1.1. System monitoringu parametrów pracy i lokalizacji SMG 58
4.1.2. Parametry nominalne 61
4.1.3. Baza przekroczeń parametrów nominalnych 64
4.1.4. Baza statystyk dla danych diagnostycznych 65
4.1.5. System ewidencji prac obsługowo-naprawczych (CMMS) 68
4.1.6. System SAP-HR (ewidencja czasu pracy) 70
4.1.7. Formularze wewnętrzne udostępniane na potrzeby rozwoju analityki 70
4.2. Metoda integracji danych i przygotowania do analiz 72
4.3. Wstępne założenia rozwoju analityki dla SMG 73
5. Metody automatycznej detekcji cykli odstawczych 76
5.1. Analiza literatury 76
5.2. Idea detekcji cykli odstawczych na podstawie cech sygnałów 78
5.3. Metody detekcji cykli wozów odstawczych 80
5.3.1. Kluczowe zmienne i relacje występujące w danych 80
5.3.2. Budowa próbki testowej na bazie zmiennej HYDOILP 83
5.3.3. Metoda detekcji cykli na bazie zmiennych SPEED, SELGEAR i FUELUS 87
5.3.4. Metoda detekcji cykli oraz składowych operacji na podstawie zmiennych SPEED i FUELUS 97
5.4. Narzędzia raportujące efektywność i obciążenia pracy SMG 106
5.4.1. Parametryzacja i wizualizacja przebiegu i efektywności procesu odstawy urobku 106
5.4.2. Parametryzacja i wizualizacja obciążenia silnika, prędkości jazdy i zużycia paliwa 110
6. Wielowymiarowa analiza awaryjności SMG 115
6.1. Analiza literatury 115
6.2. Podstawowe problemy obsługi i ewidencji prac obsługowo-naprawczych 116
6.3. Rozwój narzędzia text mining do eksploracji ewidencji napraw 118
6.3.1. Podstawowe założenia budowy narzędzia oraz opis głównych procedur 118
6.3.2. Czyszczenie danych 122
6.3.3. Lematyzacja 123
6.3.4. Ekstrakcja pojęć i wyszukiwanie wpisów 128
6.3.5. Kategoryzacja wpisów z ewidencji prac obsługowo-naprawczych – grupowanie wpisów względem podzespołów i typu obsługi 133
6.4. Przykładowe zastosowania narzędzia text mining w bazie ewidencji prac serwisowych CMMS 137
6.4.1. Analizy ilościowe 138
6.4.2. Chronometraże historii eksploatacyjnej oraz integracja parametrów diagnostycznych 138
6.4.3. Odkrywanie wzorców z wykorzystaniem analizy koszykowej 143
6.4.4. Analiza kosztów 148
6.4.5. Analiza niezawodności 150
7. Ocena warunków drogowych i przeciążeń dynamicznych 154
7.1. Analiza literatury 154
7.2. Badania eksperymentalne w zakresie określenia potencjału analitycznego pomiarów inercyjnych 161
7.2.1. Stanowisko laboratoryjne z robotem kołowym do badań jakości drogi i śledzenia ruchu 162
7.2.2. Jednostka pomiarowa do badań w warunkach przemysłowych kopalni podziemnej 168
7.2.3. Badania eksperymentalne na poligonie badawczym KGHM ZANAM 171
7.2.4. Testy eksperymentalne na wozie odstawczym w kopalni podziemnej 176
7.3. Metodyka prostej oceny warunków drogowych 181
7.4. Adaptacyjna klasyfikacja drogi względem prędkości jazdy 186
7.4.1. Dane źródłowe 188
7.4.2. Procedura klasyfikacji jakości drogi 189
7.4.3. Budowa algorytmu klasyfikacji 189
7.4.4. Zastosowanie algorytmu klasyfikacji stanu nawierzchni drogi 194
7.5. Śledzenie przeciążeń dynamicznych – podejście klasyczne 196
7.6. Estymacja nachylenia drogi 199
8. Śledzenie ścieżki ruchu maszyn dołowych 207
8.1. Analiza literatury 207
8.2. Metoda estymacji trajektorii ruchu oparta na całkowaniu sygnału żyroskopu metodą trapezów 209
8.2.1. Procedura estymacji trajektorii ruchu 209
8.2.2. Testowanie algorytmu na danych przemysłowych 211
8.3. Metoda estymacji ścieżki ruchu SMG w wyrobiskach podziemnych na bazie sygnałów inercyjnych i cyfrowej mapy wyrobisk 214
8.3.1. Dane wejściowe 216
8.3.2. Procedura estymacji ścieżki drogi oraz jej integracji z mapą 217
9. Perspektywy rozwoju narzędzi informatycznych w obszarze wsparcia procesu transportu urobku w KGHM 232
10. Podsumowanie i wnioski 237
Bibliografia 249